Los investigadores mejoran Twistron, una energía

Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas mejoraron recientemente sus recolectores de energía llamados twistrons, que están hechos de nanotubos de carbono y generan electricidad mediante estiramientos repetitivos. Los hilos de los twistrons también se cosieron en un guante, lo que permitió al usuario producir electricidad simplemente formando letras y frases con la mano en lenguaje de señas americano. Esta tecnología tiene aplicaciones potenciales para alimentar sensores, recolectar energía de las olas del océano, alimentar dispositivos portátiles mediante movimientos corporales o ayudar a alimentar ciudades en el futuro.

"Basándonos en los perfiles de voltaje de salida, podemos diferenciar fácilmente el movimiento de los dedos de diferentes letras y frases, y potencialmente podemos usar este guante como un traductor de lenguaje de señas autoamplificado", explica Zhong Wang, autor principal del artículo.

El equipo informó inicialmente sobre la tecnología twistron en 2017, mejorando los procesos de fabricación de hilos. Esto finalmente condujo a fibras más eficientes capaces de generar más electricidad por tramo que la versión original.

“Si tienes un robot humanoide y quieres saber qué músculos se han contraído y si están funcionando correctamente, podrías incorporar fibras muy finas de nuestros recolectores de twistron para que cuando el músculo cambie de dimensión, estire el twistron, lo que genera electricidad. ," dicho. Dr. Ray Baughman, director del Instituto NanoTech y Cátedra Distinguida de Química Robert A. Welch. "Esa electricidad se puede medir, lo que puede indicar cuánto ha cambiado de dimensión ese músculo".

Los nanotubos de carbono de los twistrons se hilaban para formar hilos ultrarresistentes y ligeros. Además, el equipo hizo que los hilos fueran extremadamente elásticos agregando una torsión suficiente, lo que permitió que los hilos se enrollaran como una banda elástica demasiado retorcida. "El mecanismo básico de estos twistrons es que cuando los estiras, los haces de nanotubos de carbono individuales entran en contacto entre sí, aumentando la densidad de electrones en el material, lo que aumenta la salida de voltaje", dijo Wang. "Basándonos en este conocimiento, descubrimos que optimizar la alineación de los nanotubos (la cantidad de superficie donde interactúan) puede aumentar drásticamente el cambio de capacitancia y aumentar drásticamente la salida de voltaje".

Además, los investigadores agregaron grafeno al proceso de fabricación. "Comenzamos sacando una lámina de nanotubos de carbono de una matriz de nanotubos alineados verticalmente, llamada bosque", dijo Wang. “En estos nuevos experimentos, agregamos un paso: depositamos grafeno en esa hoja y luego lo retorcimos y enrollamos todo en hilos. Esto mejoró drásticamente el cambio de capacitancia y la cantidad de electricidad que podemos recolectar de los twistrones resultantes”.

Cuando se estira 30 veces por segundo, el twistron genera 3,19 kilovatios por kilogramo de potencia eléctrica máxima. Esto supone un aumento de doce veces con respecto a los valores más altos de otros recolectores de energía mecánicos en frecuencias que van desde 0,1 Hz a 600 Hz. El twtstron más reciente logró 7,2 veces la eficiencia de conversión de los twistrones iniciales.